機械考研試題集錦與答案

第三章螺紋聯(lián)接與螺旋傳動

1.常用螺紋有哪幾類？哪些用于聯(lián)接，哪些用于傳動，為什么？哪些是標(biāo)準(zhǔn)螺紋？

常用的有：三角螺紋，矩形螺紋，梯形螺紋和鋸齒形螺紋。三角螺紋用于聯(lián)接，其余用

于傳動。因三角螺紋自鎖性好，其它螺紋傳動效率高。除矩形螺紋外，其余均為標(biāo)準(zhǔn)螺紋。

2.何謂螺紋聯(lián)接的預(yù)緊，預(yù)緊的目的是什么？預(yù)緊力的最大值如何控制？

螺紋聯(lián)接的預(yù)緊是指在裝配時擰緊，是聯(lián)接在承受工作載荷之前預(yù)先受到預(yù)緊力的作

用。預(yù)緊的目的是增加螺紋聯(lián)接的剛度、保證聯(lián)接的緊密性和可靠性（防松能力）?擰緊后,

預(yù)緊應(yīng)力的大小不得超過材料屈服極限八的80虬

3.螺紋聯(lián)接有哪些基本類型？適用于什么場合？

螺紋聯(lián)接有4中基本類型。螺栓聯(lián)接：用于被聯(lián)接件不太厚且兩邊有足夠的安裝空間的

場合。螺釘聯(lián)接：用于不能采用螺栓聯(lián)接（如被聯(lián)接件之一太厚不宜制成通孔，或沒有足夠

的裝配空間），又不需要經(jīng)常拆卸的場合。雙頭螺柱聯(lián)接：用于不能采用螺栓聯(lián)接且又需要

經(jīng)常拆卸的場合。緊定螺釘聯(lián)接：用于傳遞力和力矩不大的場合。

4.緊螺栓聯(lián)接的強度也可以按純拉伸計算，但須將拉力增大30%,為什么？

考慮擰緊時的扭剪應(yīng)力，因其大小約為拉應(yīng)力的30虬

5.提高螺紋聯(lián)接強度的措施有哪些？

1）改善螺紋牙間的載荷分配不均；2）減小螺栓的應(yīng)力幅：3）減小螺栓的應(yīng)力集中；4）

避免螺栓的附加載荷（彎曲應(yīng)力）；5）采用合理的制造工藝。

6.為什么螺母的螺紋圈數(shù)不宜大于10圈（使用過厚的螺母不能提高螺紋聯(lián)接強度）？

因為螺栓和螺母的受力變形使螺母的各圈螺紋所承擔(dān)的載荷不等，第一圈螺紋受載最

大，約為總載荷的1/3,逐圈遞減，第八圈螺紋幾乎不受載，第十圈沒用。所以使用過厚的

螺母并不能提高螺紋聯(lián)接強度。

7.聯(lián)接螺紋能滿足自鎖條件，為什么還要考慮防松？根據(jù)防松原理，防松分哪幾類？

因為在沖擊、振動、變載以及溫度變化大時，螺紋副間和支承面間的摩擦力可能在瞬間減小

或消失，不再滿足自鎖條件。這種情況多次重復(fù)，就會使聯(lián)接松動，導(dǎo)致機器不能正常工作

或發(fā)生嚴(yán)重事故。因此，在設(shè)計螺紋聯(lián)接時，必須考慮防松。根據(jù)防松原理，防松類型分為

摩擦防松，機械防松，破壞螺紋副關(guān)系防松。

三、簡答題

3-41.一剛性凸緣聯(lián)軸器用普通螺栓聯(lián)接以傳遞轉(zhuǎn)矩T,現(xiàn)欲提高其傳遞的轉(zhuǎn)矩，但限

于結(jié)構(gòu)不能增加螺栓的數(shù)目，也不能增加螺栓的直徑。試提出三種提高轉(zhuǎn)矩的方法。

3-42.普通螺紋分為粗牙和細(xì)牙螺紋，請問細(xì)牙螺紋有什么特點？用于何處？

3-43.常用螺紋聯(lián)接的類型有哪幾種？應(yīng)用場合是什么？

3-44.什么是螺紋聯(lián)接的緊聯(lián)接和松聯(lián)接？

3-45.螺紋聯(lián)接的防松方法常用的有幾種？工作原理是什么？舉例說明。

3-46.在緊螺栓聯(lián)接的強度計算中，為什么將軸向拉力加大30%?

3-47.普通螺栓和校制孔螺栓靠什么傳遞橫向載荷？

3-48.受預(yù)緊力。戶和軸向工作載荷尸的緊螺栓聯(lián)接，螺栓受的總拉力。=。0+產(chǎn)嗎？

3-49.螺栓的機械性能等級為4.8的含義是什么？

3-50.提高螺栓聯(lián)接強度的措施有哪些？

五、結(jié)構(gòu)分析題

3-54.分析題3-55圖所示的螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)，找出其中的錯誤，簡單說明原因，并畫圖

改正。

3.簡答題（僅供參考）

3-41.答：1）改變材料-，提高螺栓、螺母的強度級別。2）改用銳制孔螺栓聯(lián)接。3）

在被聯(lián)接件之間加入減載零件，如減載銷，減災(zāi)套等。

3-42.答：細(xì)牙螺紋螺距小、螺紋升角小、自瑣性好，強度高，但不耐磨損、易滑脫。

用于粗牙對強度影響較大的零件（如軸和管狀件）、受沖擊振動和變載荷的聯(lián)接、薄壁零件

的聯(lián)接、微調(diào)機構(gòu)等等。

3-43.答：常用的螺紋聯(lián)接有4種類型：（1）螺栓聯(lián)接：用于被聯(lián)接件不太厚有足夠

的裝配空間的場合。（2）雙頭螺栓聯(lián)接：用于被聯(lián)接件之一很厚，又經(jīng)常拆裝的場合。（3）

螺釘聯(lián)接：用于被聯(lián)接件之一很厚，又不經(jīng)常拆裝的場合。（4）緊釘螺釘聯(lián)接：用于固定

兩被聯(lián)接件的相對位置，并且傳動力和力矩不大的場合.

3-44.答：裝配時擰緊的螺紋聯(lián)接為緊聯(lián)接，反之為松聯(lián)接。

3-45.答：有3種。（1）摩擦防松：靠維持螺紋牙間不變的正壓力來保證足夠的摩擦

力，如雙螺母。（2）機械防松：用機械固定的方法使螺紋副之間無相對運動。如止動墊圈。

（3）破壞螺紋副：使螺紋副破壞，如沖點法。

3-46.答：因為在擰緊螺栓時，螺栓是受拉伸和扭轉(zhuǎn)復(fù)合作用，要考慮扭轉(zhuǎn)力的作用，

還要考慮補充擰緊，所以要軸向拉力加大30%。

3-47.答：普通螺栓靠被聯(lián)接件接合面的摩擦力傳遞載荷，較制孔螺栓靠螺栓桿部被擠

壓和剪切來傳遞載荷。

3-48.答：考慮聯(lián)接件和被聯(lián)接件的彈性變形，在螺桿受各種拉力/拉伸時，被聯(lián)接

件被放松，則結(jié)合面的預(yù)緊力QP變小，成為剩余預(yù)緊力Q'p,所以工作總拉力Q=QJ+F。

3-49.答：強度極限=400MPa。屈服極限=320MPa

3-50.答：5種：（1）改善載荷在螺紋牙間的分配，如：環(huán)槽螺母，目的是使載荷上移懸

置螺母，使螺桿螺母都受拉。（2）減小螺栓的應(yīng)力幅，如采用柔性螺栓，目的是減小聯(lián)接

件的剛度。（3）減小應(yīng)力集中，如采用較大的過渡圓角或卸荷結(jié)構(gòu)。（4）避免附加彎曲應(yīng)

力，如采用凸臺和沉頭座。（5）采用合理的制造工藝，如：滾壓、表面硬化處理等。

5.結(jié)構(gòu)分析題

3-65主要結(jié)構(gòu)錯誤分析如下：

a.校制孔螺栓聯(lián)接

（1）螺紋的大徑應(yīng)小于校制孔配合直徑

（2）彈簧墊圈的切口傾斜方向錯誤

（3）螺紋部分長度不夠

（4）螺栓無法由下向上裝入

b.雙頭螺柱聯(lián)接

（1）螺紋孔的的深度應(yīng)大于螺桿擰入深度

（2）螺紋孔內(nèi)沒有光孔，深度應(yīng)大于螺紋孔，否則螺紋不能加工

（3）上端螺柱的螺紋部分長度不夠

（4）下端螺柱無螺紋部分不可能擰入被聯(lián)接件2的螺紋孔

（5）上邊的被聯(lián)接件應(yīng)該有通孔，其孔徑應(yīng)大于螺桿直徑

c.螺釘聯(lián)接

（1）螺釘頭的周圍空間尺寸太小，更沒有扳手空間，圓柱螺釘頭也不能擰緊

（2）上面的被聯(lián)接件必須為光孔，不能是螺紋孔

（3）下面的被聯(lián)接件應(yīng)有螺紋，

（4）光孔的直徑應(yīng)與螺紋小徑近似相同，而不是等于螺紋大經(jīng)

（5）缺少防松措施

題3-55解圖

第四章鍵和花鍵聯(lián)接

三、簡答題

4-21.普通平鍵的公稱長度L與工作長度/之間有什么關(guān)系？

4-22.普通平鍵有那些失效形式？主要失效形式是什么？怎樣進(jìn)行強度校核？如經(jīng)校核

判斷強度不足時，可采取哪些措施？

4-23.平鍵和楔鍵聯(lián)接在工作原理上有什么不同？

4-24.切向鍵是如何工作的？主要用在什么場合？

4-25.平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接各自的失效形式是什么？靜聯(lián)接

和動聯(lián)接校核計算有何不同？

4-26.花鍵有哪幾種？那種花鍵應(yīng)用最廣？如何定心？

3.簡答題

4-21.

圓頭平鍵工作長度/=小仇方頭平鍵的工作長度/=￡；單圓頭平鍵/=乙3/2。

4-22.

普通平鍵的失效形式有工作面被壓潰，個別情況會出現(xiàn)鍵被剪斷。主要失效形式是壓潰。

進(jìn)行強度校核時應(yīng)校核擠壓強度和剪切強度。如經(jīng)校核判斷強度不足時，可在同一聯(lián)接處錯

開180°布置兩個平鍵，強度按1.5個計算。

4-23.

平鍵是通過兩個側(cè)面受擠壓和剪切來傳遞轉(zhuǎn)矩，而楔鍵是靠上下面受擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩。

4-24.

切向鍵有兩個斜度為1:100的楔鍵組成，上下面為工作面?？抗ぷ髅娴臄D壓力和軸轂間

的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。用于軸徑大于100mm,對中性要求不高，而載荷很大的重型機械上。

4-25.

平鍵用于靜聯(lián)接時失效形式為壓潰和剪斷，用于動聯(lián)接時為磨損。半圓鍵的失效形式為

壓潰和剪斷。楔鍵和切向鍵的失效形式為壓潰。靜聯(lián)接校核計算擠壓強度動聯(lián)

接校核計算壓強P＜明。

4-26.

有矩形花鍵、漸開線花鍵。其中漸開線花鍵適用于載荷大、定心精度要求高、尺寸較大

的場合，壓力角為45。的漸開線花鍵用于載荷不大的薄壁零件聯(lián)接。矩形花鍵應(yīng)用較廣。

矩形花鍵聯(lián)接采用小徑定心，漸開線花鍵采用齒廓定心。

第五章帶傳動

1.失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則

失效形式：打滑、疲勞破壞。

設(shè)計準(zhǔn)則：保證帶傳動不打滑，使帶具有足夠的疲勞壽命。

2.確定小帶輪直徑考慮哪些因素

(1)最小帶輪直徑，滿足力》向min,使彎曲應(yīng)力不至于過大；

(2)帶速，滿足5WuW25m/s；

(3)傳動比誤差，帶輪直徑取標(biāo)準(zhǔn)值，使實際傳動比與要求的傳動比誤差不超過3~5%；

(4)使小帶輪包角2120。；

(5)傳動所占空間大小。

3.V帶傳動在由多種傳動組成的傳動系中的布置位置

帶傳動不適合低速傳動。在由帶傳動、齒輪傳動、鏈傳動等組成的傳動系統(tǒng)中，應(yīng)將帶

傳動布置在高速級.若放在低速級，因為傳遞的圓周力大，會使帶的根數(shù)很多，結(jié)構(gòu)大，軸

的長度增加，剛度不好，各根帶受力不均等。

另外，V帶傳動應(yīng)盡量水平布置，并將緊邊布置在下邊，將松邊布置在上邊。這樣，松

邊的下垂對帶輪包角有利，不降低承載能力。

4.帶傳動的張緊的目的，采用張緊輪張緊時張緊輪的布置要求

張緊的目的：調(diào)整初拉力。

采用張緊輪張緊時，張緊輪布置在松邊，靠近大輪，從里向外張。因為放在松邊張緊力小；

靠近大輪對小輪包角影響較??；從里向外是避免雙向彎曲，不改變帶中應(yīng)力的循環(huán)特性。

三、簡答題

5-41.簡述帶傳動產(chǎn)生彈性滑動的原因和不良后果

5-42.為什么說彈性滑動是帶傳動固有的物理現(xiàn)象？

5-43.在相同條件下，V帶傳動與平帶傳動的傳動能力有何不同？為什么？用什么措施

提高帶的傳動能力。

5-44.為什么帶傳動一般放在傳動鏈的高速級，而不放在低速級？

5-45.在V帶傳動設(shè)計時，為什么要求向iNdmin、42120°、5WvW25m/s?

5-46.在V帶傳動設(shè)計時，為什么要限制帶的根數(shù)？

5-47.帶傳動的主要失效形式是什么？設(shè)計準(zhǔn)則是什么？

5-48.普通V帶傳動中，影響帶疲勞破壞的主要應(yīng)力是哪些？為什么？

5-49.在V帶傳動設(shè)計中，為什么要限制帶的根數(shù)？限制條件如何？

5-50.帶傳動工作中，帶上所受應(yīng)力有哪幾種？如何分布？最大應(yīng)力在何處？

5-51.當(dāng)傳遞相同功率時，為什么V帶傳動作用在軸上的壓力比平帶傳動??？

5-52.為什么帶傳動的傳動比i一般不超過7?

5-53.在多根V帶傳動中，當(dāng)一根帶失效時，為什么全部帶都要更換？

5-54.為什么普通車床的第一級傳動采用帶傳動，而主軸與絲杠之間的傳動鏈中不能

采用帶傳動？

5-55.為什么帶傳動的中心距都設(shè)計成可調(diào)的？

四、分析計算題

5-56.已知：V帶傳動所傳遞的功率P=7.5kW,帶速v=10m/s,現(xiàn)測得初拉力F0=

1125N,試求緊邊拉力F\和松邊拉力F2

5-57.已知：V帶傳遞的實際功率P=7kW,帶速v=10m/s,緊邊拉力是松邊拉力的兩

倍，試求有效圓周力民和緊邊拉力

5-58.已知帶傳動所能傳遞的最大功率P=6kW,已知主動輪直徑d"]=100mm,轉(zhuǎn)速

n\=1460r/min,包角為=150。，帶與帶輪間的當(dāng)量摩擦系數(shù)九=0.51,試求最大有效圓周

力F,、緊邊拉力耳、松邊拉力F2和初拉力R)。

5-59.如圖所示為一兩級變速裝置，如果原動機的轉(zhuǎn)

速和工作機的輸出功率不變，應(yīng)按哪一種速度來設(shè)計帶傳原動機

動？為什么？功率P

工

不變

作

機

3.簡答題

5-41-5-52：參考答案從略，可參考本章內(nèi)容。胞5-59圖

5-53.在多根V帶傳動中，當(dāng)一根帶失效時，為什么

全部帶都要更換？新V帶和舊V帶長度不等，當(dāng)新舊V帶一起使用時，會出現(xiàn)受力不均現(xiàn)

象。舊V帶因長度大而受力較小或不受力，新V帶因長度較小受力大，也會很快失效。

5-54.帶傳動適用于中心距較大傳動，且具有緩沖、吸振及過載打滑的特點，能

保護(hù)其他傳動件，適合普通機床的第一級傳動要求；又帶傳動存在彈性滑動，傳

動比不準(zhǔn)，不適合傳動比要求嚴(yán)格的傳動，而機床的主軸與絲杠間要求有很高的

精度，不能采用帶傳動。

5-55.因為帶在工作過程中受變化的拉力，其長度會逐漸增加，使初拉力減小。因此需要經(jīng)

常調(diào)整中心距，以調(diào)整帶的初拉力。因此便將中心距設(shè)計成可調(diào)的。

第六章鏈傳動

重要基本概念

在上述的重點、難點教學(xué)內(nèi)容分析中所涉及的大多是本章的重要概念。除此之外，還有

一些基本概念需要掌握，分述如下。

1.鏈傳動的主要工作特點

(1)平均傳動比準(zhǔn)確，沒有彈性滑動；

(2)可以在環(huán)境惡劣的條件下工作(突出優(yōu)點)；

(3)中心距大，傳遞動力遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)較小，沒有初拉力壓軸力小；

(4)瞬時傳動比不準(zhǔn)，工作中有沖擊和噪聲；

(5)只限于平行軸之間的傳動，不宜正反轉(zhuǎn)工作。

2.鏈輪的齒形

對鏈輪齒形的要求：保證鏈條順利嚙入和嚙出；受力均勻；不易脫鏈；便于加工。

目前的國家標(biāo)準(zhǔn)齒形：“三圓弧一直線”齒形。

3.確定小鏈輪齒數(shù)zl時應(yīng)考慮的因素

(1)考慮動載荷的大小，小鏈輪齒數(shù)越少，鏈傳動的多邊形效應(yīng)和動載荷越大；

(2)考慮大鏈輪齒數(shù)z2,為防止大鏈輪過早脫鏈應(yīng)使：z2W150；

(3)考慮鏈速，當(dāng)鏈速高時，小鏈輪齒數(shù)zi應(yīng)盡量取的多些；

(4)考慮鏈長為偶數(shù)，為了磨損均勻，鏈輪齒數(shù)應(yīng)取奇數(shù)，并與鏈長互為質(zhì)數(shù)；

(5)傳動所占空間大小，盡量使結(jié)構(gòu)緊湊。

4.滾子鏈條的主要參數(shù)尺寸

主要尺寸參數(shù)：節(jié)距、鏈長、排數(shù)。節(jié)距是最重要的參數(shù)。

鏈條的鏈號表示其節(jié)距的大小，是英制單位，換算為標(biāo)準(zhǔn)計量單位為：

時

“鏈號，乂"=，，鏈號，乂2三54_mm

5.鏈傳動的潤滑方式選擇

如果鏈傳動的潤滑條件不能滿足，其傳動能力降低70~80%。鏈傳動有推薦的潤滑方式，根

據(jù)鏈速和鏈號進(jìn)行選擇。包括：人工定期潤滑、滴油潤滑、油浴或飛濺潤滑、壓力噴油潤滑。

潤滑油應(yīng)加在鏈條的松邊，使之順利進(jìn)入需要潤滑的工作表面。

三'簡答題

6-31.套筒滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化，鏈號為20A的鏈條節(jié)距p等于多少？有一滾子鏈標(biāo)記為:

10A-2X100GB1243.1-83,試說明它表示什么含義？

6-32.影響鏈傳動速度不均勻性的主要因素是什么？為什么在一般情況下鏈傳動的瞬時

傳動比不是恒定的？在什么條件下瞬時傳動比才恒定？

6-33.鏈傳動在工作時引起動載荷的主要原因是什么？能否避免？如何減小動載荷？

6-34.鏈傳動的許用功率曲線是在什么試驗條件下得出來的？若設(shè)計的鏈傳動與試驗的

條件不同要進(jìn)行哪些修正？

6-35.鏈傳動計算時，在什么條件下按許用功率曲線選擇傳動鏈？在什么工作條件下應(yīng)

進(jìn)行鏈的靜強度較核？

6-36.為什么鏈傳動的平均運動速度是個常數(shù)，而瞬時運動速度在作周期性變化。這種

變化給傳動帶來什么影響？如何減輕這種影響？

6-37.為什么鏈輪的節(jié)距越大、齒數(shù)越少鏈速的變化就越大？

6-38.鏈傳動設(shè)計中，確定小鏈輪齒數(shù)時考慮哪些因素？

6-39.鏈傳動產(chǎn)生動載荷的原因是什么？為減小動載荷應(yīng)如何選取小鏈輪的齒數(shù)和鏈條

節(jié)距？

6-40.鏈傳動張緊的主要目的是什么？鏈傳動怎樣布置時必須張緊？

第七章齒輪傳動

三、簡答題

7-51.開式和閉式齒輪傳動的失效形式有什么不同？設(shè)計準(zhǔn)則各是什么？其設(shè)計準(zhǔn)則針

對的失效形式各是什？

7-52.齒輪的齒根彎曲疲勞裂紋發(fā)生在危險截面輪齒的那一邊？為什么？為提高輪齒抗

彎曲疲勞折斷的能力，可采取哪些措施？

7-53.齒面點蝕首先發(fā)生在什么部位？為什么？防止點蝕可采取哪些措施？

7-54.齒輪傳動設(shè)計中，為什么引入動載系數(shù)Kv?減小動載荷的措施有哪些？

7-55.一對齒輪傳動，如何判斷大、小齒輪中哪個齒面不易出現(xiàn)疲勞點蝕？哪個輪齒不

易出現(xiàn)彎曲疲勞折斷？理由如何？

7-56.在選擇齒輪傳動比時，為什么錐齒輪的傳動比常比圓柱齒輪選得小些？為什么斜

齒圓柱齒輪的傳動比又可比直齒圓柱齒輪選得大些？

7-57.一對直齒圓柱齒輪傳動中，大、小齒輪彎曲疲勞強度相等的條件是什么？接觸疲

勞強度相等的條件又是什么？

7-58.要設(shè)計一個由直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪和直齒圓錐齒輪組成的多級傳動，它

們之間的先后順序應(yīng)如何布置才合理？為什么？

7-59.設(shè)計圓柱齒輪傳動時，常取小齒輪的齒寬bl大于大齒輪的齒寬b2,為什么？在

強度計算公式中，齒寬b應(yīng)代入bl還是b2?

7-60.齒輪傳動設(shè)計過程中，在確定小齒輪的齒數(shù)zl和模數(shù)相時，要考慮哪些因素？

第九章軸

重點難點內(nèi)容

1.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計就是要合理地確定軸各部分的兒何形狀和尺寸。包括各軸段的直徑、長度、

各個軸肩、圓角和倒角的大小、鍵槽的位置等等。

軸的結(jié)構(gòu)沒有標(biāo)準(zhǔn)形式，應(yīng)根據(jù)具體的情況而定。一般要考慮以下幾個方面的問題：1）

軸上零件的布置；2）軸上零件的定位和固定；3）軸上零件的裝拆工藝性；4）軸的疲勞強

度和剛度要求；5）軸的加工工藝性等。

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足以下要求：1）軸上零件的布置除了達(dá)到工作要求外，要使軸受力最小；

2）軸上的零件要定位準(zhǔn)確、固定可靠；3）軸上的零件能方便地裝配和拆卸：4）軸的加工

工藝性要好；5）要應(yīng)力集中小、疲勞強度要高。

重要基本概念

1.直軸按承受載荷的性質(zhì)分為三類

傳動軸：在工作中主要承受轉(zhuǎn)矩，不承受彎矩或承受彎矩很小。

心軸：在工作中只承受鸞矩，不承受轉(zhuǎn)矩。心軸又分為固定心軸和轉(zhuǎn)動心軸。

轉(zhuǎn)軸：在工作中既承受彎矩，又承受轉(zhuǎn)矩。

2.軸的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則

因軸在彎矩和轉(zhuǎn)矩作用下承受變應(yīng)力，軸肩處有應(yīng)力集中，因此軸的主要失效形式是疲

勞斷裂。

設(shè)計準(zhǔn)則：一般進(jìn)行疲勞強度校核計算。對瞬時過載很大的軸，還應(yīng)進(jìn)行靜強度校核。

對于有剛度要求的軸，要進(jìn)行剛度計算。對轉(zhuǎn)速高或載荷周期性變化的軸，要進(jìn)行振動穩(wěn)定

性計算。

3.軸設(shè)計的主要內(nèi)容和軸的設(shè)計步驟

軸的設(shè)計包括兩個主要內(nèi)容：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和軸的強度計算。

軸的設(shè)計步驟：1）選擇軸的材料；2）估算軸的最小直徑；3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計；4）軸的

強度校核；5）必要時進(jìn)行軸的剛度計算和振動穩(wěn)定性計算。

4.提高軸的疲勞強度的措施

減小應(yīng)力集中；降低表面粗糙度；強化軸的表面，如碾壓、噴丸、表面淬火、滲碳、滲

氮、碳氮共滲等。

5.軸的剛度條件指標(biāo)和提高剛度的措施

軸的剛度條件為:

撓度：yW[y]

偏轉(zhuǎn)角：。W[均

扭轉(zhuǎn)角：（pW

提高軸剛度的措施：增大軸的直徑。注意，用合金鋼代替碳素鋼不能提高軸的剛度。

三'簡答題

9-26.進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，主要考慮哪些方面的問題？

9-27.為提高軸的剛度，欲把軸的材料由45鋼改為合金鋼40Cr是否合適？為什么？

9-28.用合金鋼代替碳素鋼一定能提高軸的疲勞強度嗎？為什么？那么設(shè)計軸時，若采

用合金鋼應(yīng)注意什么問題？

9-29.影響軸疲勞強度的因素有哪些？在設(shè)計軸的過程中，如疲勞強度不夠時應(yīng)采取哪

些措施？

9-30.在多級齒輪傳動中，為什么低速軸的直徑要比高速軸的直徑粗得多。

四、分析計算題

9-31.分析圖a）所示傳動裝置中各軸所受的載荷（軸的自重不計），并說明各軸的類

型。若將卷筒結(jié)構(gòu)改為圖b）、c）所示，分析其卷筒軸的類型。

題9-31圖

9-32.圖示帶式輸送機有兩種傳動方案，若工作情況相同，傳遞功率一樣，試分析比較:

1.按方案a）設(shè)計的單級齒輪減速器，如果改用方案b）,減速器的哪根軸的強度要重

新驗算？為什么？

2.若方案a）中的V帶傳動和方案b）中的開式齒輪傳動的傳動比相等，兩方案中電

動機軸所受的載荷是否相同？為什么。

五、結(jié)構(gòu)分析題

9-34指出圖中軸系的結(jié)構(gòu)錯誤，并改正。

題9-34圖1

4.分析計算題

9-31答題要點：

I軸：只受轉(zhuǎn)矩，為傳動軸；

II軸：除受轉(zhuǎn)矩外，因齒輪上有徑向力、圓周力等，還受彎矩，是轉(zhuǎn)軸;

III軸：不受轉(zhuǎn)矩，只受彎矩，是轉(zhuǎn)動心軸；

W軸：轉(zhuǎn)矩由卷筒承受，軸不受轉(zhuǎn)矩，只受彎矩，是轉(zhuǎn)動心軸；

卷筒結(jié)構(gòu)改為圖b,V軸仍不受轉(zhuǎn)矩，只受彎矩，軸不轉(zhuǎn)動，是固定心軸；

卷筒結(jié)構(gòu)改為圖c,VI軸除了受彎矩外，在齒輪和卷筒之間軸受轉(zhuǎn)矩，是轉(zhuǎn)軸；

9-32答題要點：

1.方案b）減速器中大齒輪軸需要重新驗算。因為與方案a）相比，雖然減速器布置在

高速級，此軸所受的轉(zhuǎn)矩減小了。但軸的外伸端不再是聯(lián)軸器，而是一個懸臂布置的齒輪,

齒輪上一定作用有圓周力和徑向力。因此，此軸所受的彎曲應(yīng)力增大了。

2.若不計摩擦，電機軸所受的扭矩應(yīng)為相同，因為傳遞功率和轉(zhuǎn)速都相同。但是在方案b）

中不再受彎矩了，因為帶傳動有壓軸力，而聯(lián)軸器沒有。

5.結(jié)構(gòu)分析題

9-34存在問題：

1）軸右端的帶輪不能通過套筒用端蓋軸向定位，轉(zhuǎn)動零件與固定零件不能接觸。

2）軸與右端蓋之間不能接觸，應(yīng)有間隙，并有密封措施。

3）齒輪兩側(cè)都是軸環(huán)，無法安裝到位。

4）齒輪上的鍵槽沒打通，且深度不夠。這樣的結(jié)構(gòu)，鍵槽無法加工，也無法裝配。

5）右軸承的右側(cè)軸上應(yīng)有工藝軸肩，軸承裝拆路線長（精加工面長），裝拆困難。

6）因軸肩過高，兩個軸承拆卸困難。

7）軸上有兩個鍵，兩個鍵槽不在同一母線上。

題9-34圖2

第十章滑動軸承

重要基本概念

1.動壓油膜形成過程

隨著軸頸轉(zhuǎn)速的提高，軸頸中心的位置和油膜厚度的變化如圖10-3所示。

圖10-3

從〃=0,到〃一8,軸頸中心的運動軌跡為一半圓。利用此原理可以測量軸承的偏心距

e,從而計算出最小油膜厚度〃min。

2.動壓油膜形成條件

(1)相對運動的兩表面必須構(gòu)成收斂的楔形間隙；

(2)兩表面必須有一定的相對速度，其運動方向應(yīng)使?jié)櫥蛷拇罂诹魅搿男】诹鞒觯?/p>

(3)潤滑油必須具有一定的粘度，且供油要充分。

3.非液體摩擦滑動軸承的失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則和驗算內(nèi)容，液體動壓潤滑軸承設(shè)計時

也要進(jìn)行這些計算

失效形式：磨損、膠合

設(shè)計準(zhǔn)則：維護(hù)邊界油膜不被破壞，盡量減少軸承材料的磨損。

驗算內(nèi)容：

p

為防止過度磨損，驗算：p=—[p]MPa

Bd

為防止溫升過高而膠合，驗算：PgJ—gd—W[pv]MPa-m/s

Bd60x1000

為防止局部過度磨損，驗算：V=?—7md—W[vjm/s

60x1000

因為在液體動壓潤滑滑動軸承的啟動和停車過程中，也是處于非液體摩擦狀態(tài)，也會發(fā)

生磨損，也需要進(jìn)行上述三個條件的驗算。

4.對滑動軸承材料性能的要求

除強度(抗壓、抗沖擊)外，還應(yīng)有良好的減摩性(摩擦系數(shù)小)、耐磨性(抗磨損、

抗膠合)、跑合性、導(dǎo)熱性、潤滑性、順應(yīng)性、嵌藏性等。

5.液體動壓潤滑軸承的工作能力準(zhǔn)則

(1)保證油膜厚度條件：〃min和川；

(2)保障溫升條件：2W[Ad=10~30℃?

三、簡答題

10-41.滑動軸承主要適用于那些場合？

10-42.非液體摩擦滑動軸承的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則各是什么？

10-43.非液體摩擦滑動軸承需要進(jìn)行哪些計算？其目的各是什么？

10-44.根據(jù)滑動軸承可能發(fā)生的失效形式，分析對軸瓦材料有哪些性能要求。

10-45.在設(shè)計液體動壓滑動軸承時，是否需要進(jìn)行非液體摩擦軸承的計算，為什么？

10-46.試畫出動壓軸承的油膜形成過程。

10-47.液體動壓潤滑軸承的工作能力準(zhǔn)則有哪些？

10-48.提高液體動壓潤滑軸承承載能力的措施有哪些？

10-49.當(dāng)液體動壓潤滑軸承的溫升過高，降低其溫升的措施有哪些？

10-50.何謂摩擦、磨損和潤滑？

3.簡答題

10-41-10-46：參考答案從略，可參考本章內(nèi)容。

10-47.1）保證油膜厚度條件：/?min＞網(wǎng)；2）保障溫升條件：

10-48.增大寬徑比；減小相對間隙；增大潤滑油粘度；提高轉(zhuǎn)速；降低軸頸和軸瓦的

表面粗糙度

10-49.減小寬徑比；增大相對間隙；降低潤滑油粘度；采用壓力供油；軸承座增加散

熱和降溫措施；

10-50.摩擦是指兩物體在發(fā)生相對運動（或有相對運動趨勢）時，在接觸表面上產(chǎn)生

阻礙相對運動的現(xiàn)象。磨損是指在摩擦過程中，摩擦表面的材料發(fā)生微量脫落或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。

潤滑是指在作相對運動的兩物體接觸表面之間加入潤滑劑，以減少摩擦、降低磨損。

第十一章滾動軸承

1.滾動體和內(nèi)、外圈所受的載荷和應(yīng)力

在滾動軸承正常工作時，滾動體和內(nèi)外圈滾道均受變載荷和變應(yīng)力。其中，滾動體和轉(zhuǎn)

動套圈承受周期性非穩(wěn)定脈動循環(huán)的變載荷（變接觸應(yīng)力），固定套圈則承受穩(wěn)定的脈動循

環(huán)的變載荷（接觸應(yīng)力）。

2.滾動軸承的失效形式

滾動軸承的主要失效形式（又稱正常失效形式）是滾動體或內(nèi)外圈滾道上發(fā)生疲勞點蝕。

當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很低（nW10r/min）或只慢慢擺動，且靜載荷很大時，其失效形式是滾動體或內(nèi)外

圈滾道表面發(fā)生塑性變形。

3.滾動軸承的設(shè)計準(zhǔn)則

對于正常轉(zhuǎn)動工作的軸承，進(jìn)行針對疲勞點蝕的壽命計算。對于轉(zhuǎn)速很低（nW10r/min）

或只慢慢擺動的軸承，進(jìn)行靜強度計算。

4.滾動軸承的基本額定壽命

基本額定壽命：一批相同的軸承在相同的條件下運轉(zhuǎn)，當(dāng)其中10%的軸承發(fā)生疲勞點蝕

破壞（90%的軸承沒有發(fā)生點蝕）時，軸承轉(zhuǎn)過的總轉(zhuǎn)數(shù)L10（單位為轉(zhuǎn)），或在一定轉(zhuǎn)

速下工作的小時數(shù)LlOh（單位為小時）。

5.滾動軸承的基本額定動載荷C

是指軸承壽命L10恰好為1（106轉(zhuǎn)）時，軸承所能承受的載荷。表示軸承的承載能力。

對于向心軸承：C是純徑向載荷；對于推力軸承：C是純軸向載荷；

在使用中要注意C的3條含義：90%可靠度、基本額定壽命1（）6轉(zhuǎn)、c的方向。

例11-6試分析例11-6圖1所示軸系結(jié)構(gòu)中的錯誤，并加以改進(jìn)。圖中齒輪用油潤滑，軸

承用脂潤滑。

例11-6圖1

存在問題分析：

1.軸承的軸向固定'調(diào)整，軸向力傳遞方面錯誤

1）軸系采用全固式結(jié)構(gòu)，兩軸承反裝不能將軸向力傳到機架，應(yīng)該為正裝。

2）全固式結(jié)構(gòu)中，軸左端的彈性擋圈多余，應(yīng)去掉。

3）端蓋處沒有調(diào)整墊片，不能調(diào)整軸承游隙。

2.轉(zhuǎn)動零件與固定零件接觸，不能正常工作方面錯誤

1）軸右端的聯(lián)軸器不能接觸端蓋，用端蓋軸向定位更不行。

2）軸與右端蓋之間不能接觸，應(yīng)有間隙。

3）定位齒輪的套筒徑向尺寸過大，與軸承外圈接觸。

4）軸的左端端面不能與軸承端蓋接觸。

3.軸上零件裝配、拆卸工藝性方面錯誤

1）右軸承的右側(cè)軸上應(yīng)有工藝軸肩，軸承裝拆路線長（精加工面長），裝拆困難。

2）套筒徑向尺寸過大，右軸承拆卸困難。

3）因軸肩過高，右軸承拆卸困難

4）齒輪與軸聯(lián)接的鍵過長，套筒和軸承不能安裝到位。

4.軸上零件定位可靠方面錯誤

1）軸右端的聯(lián)軸器沒有軸向定位，位置不確定。

2）齒輪軸向定位不可靠，應(yīng)使軸頭長度短于輪轂長度。

3）齒輪與軸聯(lián)接鍵的長度過大，套筒頂不住齒輪。

5.加工工藝性方面錯誤

1）兩側(cè)軸承端蓋處箱體上沒有凸臺，加工面與非加工面沒有分開。

2）軸上有兩個鍵，兩個鍵槽不在同一母線上。

3）聯(lián)軸器輪轂上的鍵槽沒開通，且深度不夠，聯(lián)軸器無法安裝。

例11-6圖2

6.潤滑'密封方面錯誤

1）右軸承端蓋與軸間沒有密封措施。

2）軸承用脂潤滑，軸承處沒有擋油環(huán)，潤滑脂容易流失。

改進(jìn)后如圖例11-6圖2所示。

例11-7試分析例11-7圖1所示小錐齒輪套杯軸系結(jié)構(gòu)中的錯誤，并加以改進(jìn)。

例11-7圖】

存在問題分析：

1）左軸承內(nèi)圈軸向沒有固定。

2）套杯和機座間沒有調(diào)整墊片，不能調(diào)整軸系的軸向位置。

3）軸承端蓋與套杯間沒有調(diào)整墊片，不能調(diào)整軸承游隙。

4）軸與軸承端蓋接觸，應(yīng)有間隙。

5）左軸承的外圈裝拆路線長，裝拆困難。

6）套杯左端的凸肩過高，左軸承的外圈拆卸困難。

7）軸上有兩個鍵，位置都沒有靠近裝入端，使輪轂裝入困難。

8）齒輪軸向定位不可靠，應(yīng)使軸頭長度短于輪轂長度。

9）軸承端蓋處箱體上沒有凸臺，加工面與非加工面沒有分開。

例11-7圖2

10）軸上有兩個